半導(dǎo)體芯片封裝新載體—IC封裝基板

傳統(tǒng)的IC封裝是采用導(dǎo)線框架作為IC導(dǎo)通線路與支撐IC的載具，它連接引腳于導(dǎo)線框架的兩旁或四周。隨著IC技術(shù)的發(fā)展，引腳數(shù)量增多、布線密度增大、基板層數(shù)增多，傳統(tǒng)封裝形式無法滿足市場需要。近年來以BGA、CSP為代表的新型IC封裝形式興起，隨之也產(chǎn)生了一種半導(dǎo)體芯片封裝的新載體——IC封裝基板。

IC封裝基板市場早期，日本搶先占領(lǐng)了絕大多數(shù)市場份額。后續(xù)韓國、***地區(qū)封裝基板業(yè)開始興起并快速發(fā)展，與日本逐漸形成“三足鼎立”瓜分世界封裝基板絕大多數(shù)市場的局面。現(xiàn)在日本、***地區(qū)和韓國仍是全球IC封裝基板最主要的供應(yīng)地區(qū)，其中日系廠商以Ibiden、Shinko、Kyocera、Eastern等公司較著名；而韓系廠商中以SEMCO、Simmteck、Daeduck等公司為主；***地區(qū)有名的有UMTC、Nanya、Kinsus和ASEM。

就技術(shù)而言，日本廠商仍較為先進。不過近幾年來，***地區(qū)廠商產(chǎn)能已陸續(xù)開出，在較為成熟的產(chǎn)品方面（例如PBGA）更具成本優(yōu)勢，銷售量不斷攀升，成長快速。據(jù)市場調(diào)研機構(gòu)Prismark 2012年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，在全球前11大基板企業(yè)銷售收入中，***地區(qū)企業(yè)就占了四家。

?進軍封裝基板，提供一站式服務(wù)

國內(nèi)從事封裝基板生產(chǎn)的企業(yè)并不多，而且大多數(shù)是外商或臺商獨資或者是合資企業(yè)。深南電路是國內(nèi)為數(shù)不多的封裝基板廠家之一，同時也是國內(nèi)最早進入封裝基板領(lǐng)域的本土公司。該公司是深圳中航集團有限公司旗下的國家級高新技術(shù)企業(yè)，為實現(xiàn)業(yè)務(wù)升級轉(zhuǎn)型，并承擔(dān)國家重大科技專項任務(wù)，在2009年專門組建了封裝基板事業(yè)部，在深圳市建立了研發(fā)及生產(chǎn)制造基地。目前其基板一廠日產(chǎn)能為1，000PNL（16×22英寸），基板二廠也在今年三月份連線投產(chǎn)，一期日產(chǎn)能1，500PNL，二期規(guī)劃日產(chǎn)能2，500PNL（20×24英寸）。

據(jù)深南電路公司技術(shù)營銷經(jīng)理劉良軍介紹，該公司具備PBGA、WB-CSP、被動器件埋入等封裝基板批量生產(chǎn)能力，可提供FC-BGA、FC-CSP、FC-POP、FC-SiP等封裝基板樣品。目前基板產(chǎn)品包括BGA、Camera、SiP、Memory、MEMS、RF基板等。

劉良軍指出，封裝基板的趨勢是薄型化和小型化，要求線距更細、孔徑更小，這對材料選擇、表面涂覆技術(shù)和精細線制作、精細阻焊等加工工藝提出了更高的挑戰(zhàn)。深南電路也在不斷追趕更加先進的封裝基板技術(shù)，目前該公司已量產(chǎn)的基板線寬/線距可達35/35μm、盲孔/孔徑最小可達75/175μm、通孔/孔徑100/230μm、阻焊對位精度±35μm等，表面涂覆材料采用E’lytic Ni/Au、ENEPIG、OSP、AFOP。到明年，這些參數(shù)都將升級，分別達到線寬/線距20/20μm、盲孔/孔環(huán)最小可達65/150μm、通孔/孔徑100/200μm、阻焊對位精度±20μm，表面涂覆將采取Immersion Tin等新材料。

隨著電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度越來越快，新產(chǎn)品層出不窮，對上游芯片、封裝的要求也越來越高。SiP封裝技術(shù)由于具有小型化、高性能、多功能集成等優(yōu)點，可以實現(xiàn)多個芯片的集成封裝，能大大節(jié)省產(chǎn)品體積和提高可靠性需求，從而受到了產(chǎn)業(yè)的廣泛關(guān)注。為了滿足業(yè)內(nèi)越來越多對SiP封裝的需求，深南電路結(jié)合自身業(yè)務(wù)能力和產(chǎn)業(yè)鏈上下游，提供從SiP設(shè)計、PCB/基板生產(chǎn)、焊接加工、樣片封裝、測試等一站式服務(wù)。

用戶只需在流片初期將封裝設(shè)計需求交給他們，流片結(jié)束后一個星期左右便可拿到SiP封裝樣片?！拔覀兊腟iP設(shè)計包括了器件建模和裸片堆疊設(shè)計、封裝基板設(shè)計、埋入式有源芯片基板設(shè)計、埋入式無源器件基板設(shè)計等。”劉良軍說道，“基于多結(jié)構(gòu)實驗平臺，即封裝實驗線為主平臺，失效分析、環(huán)境可靠性測試、信號功能測試三個輔助平臺，我們形成了SiP封裝技術(shù)研發(fā)關(guān)鍵能力布局，并將產(chǎn)品類型擴充至QFN、BGA、LGA、POP、PiP、SiP、3D埋入式等封裝?！?/p>

深南電路研發(fā)管理部副總經(jīng)理陳一杲表示，公司基板業(yè)務(wù)以前面對的客戶多是封裝廠商，但是隨著行業(yè)趨勢的變化，現(xiàn)在策略慢慢有所調(diào)整，更多面向的是芯片廠商和終端系統(tǒng)廠商，這比直接面向封裝廠來得更主動，把握度更強，因為做產(chǎn)品定義時就要考慮到芯片設(shè)計、封裝設(shè)計、PCB設(shè)計等。系統(tǒng)廠商或芯片廠商想要用最低成本、最合理方式做出產(chǎn)品來，還需要像深南電路這樣的后端企業(yè)來一起配合。

“對于芯片或系統(tǒng)廠商來說，想要創(chuàng)新的話必須依賴于先進的封裝技術(shù)。我們公司是后端制造上資源整合最完整的企業(yè)，基板、PCB、PCBA、封裝都有能力做，可以幫助他們在產(chǎn)品上實現(xiàn)創(chuàng)新?！标愐魂秸f道，“未來還有一個趨勢是，整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)是在慢慢融合和相互合作，不像原來劃分那么明確。我們提供一站式服務(wù)，是考慮到如果單獨做封裝或單獨做基板，最后會變得無路可走，因為沒有新的東西很難實現(xiàn)突破，只有把這些東西融合在一起，相互去滲透，整合新技術(shù)，那這些技術(shù)才會帶來新的體驗和新的競爭力?！?/p>

?埋入式技術(shù)將打破產(chǎn)業(yè)格局

越來越多的高密度、多功能和小型化需求給封裝和基板都帶來了新的挑戰(zhàn)，很多新的封裝技術(shù)應(yīng)運而生，包括埋入式封裝技術(shù)。埋入式封裝技術(shù)是把電阻、電容、電感等被動元件甚至是IC等主動器件埋入到印刷電路板內(nèi)部，這種做法可以縮短元件相互之間的線路長度，改善電氣特性，而且還能提高有效的印制電路板封裝面積，減少大量的印制電路板板面的焊接點，從而提高封裝的可靠性，并降低成本，是一種非常理想的高密度封裝技術(shù)。

據(jù)陳一杲介紹，早期埋入式技術(shù)主要應(yīng)用在PCB上，現(xiàn)在也應(yīng)用到了封裝基板上。在PCB中埋入電阻、電容等被動器件已經(jīng)是非常成熟的技術(shù)，深南電路很早就掌握了這類技術(shù)。埋入式技術(shù)從PCB轉(zhuǎn)移到基板上，實現(xiàn)難度更大，因為基板的精細度更高，擊穿厚度更薄，所以要求制造加工能力更強和精準(zhǔn)度更高。不過因為技術(shù)原理一樣，所以其在基板上埋入被動器件也很快地實現(xiàn)了量產(chǎn)。

該公司在基板中實現(xiàn)埋入電阻、電容等被動元件主要有兩種，一種是平面埋入，也稱薄膜式埋入，即將只有幾個微米的電阻、電容材料埋入板內(nèi)部，通過圖形轉(zhuǎn)移、酸性蝕刻等一系列工藝做出相應(yīng)電阻或電容圖形。另一種方法是分立式埋入，就是把01005、0201、0402等超薄型封裝規(guī)格的電阻電容直接通過SMT工藝、填孔互聯(lián)工藝貼合進基板里面。埋入式封裝對元件的埋入數(shù)量并無限制，主要看封裝面積，如果面積足夠可以多埋。雖然這種做法封裝成本會變高，但是對整個產(chǎn)品來講未必成本會變高，因為可以省掉后面的元器件購買和SMT貼片成本，并且在性能上也會有所提升。

除了埋入電阻、電容、電感等被動元件外，深南電路也在積極開發(fā)埋入IC技術(shù)，即直接把芯片裸片埋置到基板內(nèi)部進行板級封裝，其復(fù)雜程度比埋入被動元件更進一步。經(jīng)過長期的技術(shù)積累和創(chuàng)新，該公司目前已經(jīng)生產(chǎn)出IC埋入基板樣片，接下來就是需要和客戶一起聯(lián)合開發(fā)，根據(jù)他們的需求定義最終產(chǎn)品。“我們現(xiàn)在主要在找有這方面想法的客戶來聯(lián)合開發(fā)，做成產(chǎn)品化和工程化。技術(shù)我們都已經(jīng)具備了，只是后續(xù)需要把這個技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用在產(chǎn)品上，并且提高生產(chǎn)良率和可靠性。我們還需要尋找有這方面意愿的客戶，找一些真正的產(chǎn)品來做?！标愐魂秸f道。

高密度、小型化封裝需求在不斷增加，預(yù)計內(nèi)置元件基板市場會不斷擴大。埋入式技術(shù)的出現(xiàn)蘊藏著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和行業(yè)結(jié)構(gòu)重大變革的可能性，從材料廠、IC代工廠、IC設(shè)計公司到印制電路板/基板廠商、封裝廠家、系統(tǒng)廠商，即產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)作是不可缺少的。陳一杲表示：“埋入式技術(shù)的發(fā)展，對原有器件供應(yīng)商的沖擊是非常大的，這時他們就需要改變，例如他的器件需要滿足埋入的條件。新的技術(shù)出來，一定會打破固有模式。企業(yè)及時了解市場的變化，及時轉(zhuǎn)型是非常重要的?！?/p>

?后記

由于SoC芯片集成度已接近物理極限，晶圓級封裝（CSP）、系統(tǒng)級封裝（SiP）、器件埋入等先進封裝技術(shù)為系統(tǒng)進一步集成提供了一個可行的途徑。目前領(lǐng)先的整機設(shè)備制造商在產(chǎn)品設(shè)計時不僅僅考慮器件功能，也開始考慮封裝設(shè)計、模塊設(shè)計、埋入式PCB設(shè)計等，同時也在積極尋找創(chuàng)新的組件與模塊封裝方案，以提高系統(tǒng)可靠性，縮小產(chǎn)品尺寸，實現(xiàn)產(chǎn)品的優(yōu)化和創(chuàng)新。

由深圳市半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會與思銳達傳媒聯(lián)手舉辦的 “2013先進封裝與制造技術(shù)論壇”將于2013年11月26日在深圳馬哥孛羅好日子酒店舉行。本次活動將匯集國內(nèi)外知名封裝方案提供商與整機設(shè)備制造商，探討如何利用先進封裝與制造技術(shù)幫助整機企業(yè)解決在小型化產(chǎn)品設(shè)計時遇到的難題與挑戰(zhàn)，讓整機設(shè)備廠商從芯片級甚至是晶圓級優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計，打造具有成本優(yōu)勢和功能差異的產(chǎn)品，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級。